DE2518158A1

DE2518158A1 - Leistungsregler fuer thermische energieerzeugungsanlagen

Info

Publication number: DE2518158A1
Application number: DE19752518158
Authority: DE
Inventors: Dominique Le Febve De Vivy
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1975-04-17
Filing date: 1975-04-24
Publication date: 1976-11-25
Also published as: IT1059718B; SE426750B; CA1067150A; JPS6014163B2; FI760431A; NL173877C; NL7505971A; FI58988B; DE2518158B2; CH590401A5; NL173877B; US4049971A; SE7602061L; FI58988C; GB1485247A; FR2308136B1; FR2308136A1; BE840863A; JPS51126445A

Description

P 4900/St/gm

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur/Schwelz

Leistungsregler für thermische Energieerzeugungsanlagen

Die Erfindung betrifft einen Leisungsregler für thermische Energieerzeugungsanlagen, mit einem I-Glied und einem P-Glied, wobei der Istvrerteingang des Reglers mit dem Eingang des I-Gliedes und dem Eingang des P-Gliedes verbunden ist und der Ausgang des I-Gliedes und der Ausgang des P-Gliedes über eine Additionsstelle, in der eine Ueberlagerung der Ausgangssignale der beiden Glieder stattfindet, mit dem Ausgang des Reglers verbunden sind.

Die Anordnung und die Wirkungsweise eines solchen Leistungsreglers wird anhand von Fig. 1 erläutert, die ein Schaltbild einer bekannten, mit fossilen Brennstoffen betriebenen Dampfkraftanlage zeigt. Die Anlage weist einen Speisewasserbehälter 1, eine Speisepumpe 2, zwei Hochdruckvorwärmer 3, ein Speiseventil 5, eine Ekonömiserheizfläche 6, eine Verdampferheizflache 7, eine Ueberhitzerheizflache 8, ein Frischdampfventil 9, eine Dampfturbine 10 mit elektrischem Generator 11, einen Kondensator 12, eine Kondensatpumpe 13 und einen Niederdruckvorwärmer 14 auf. Die Heizflächen 6, 7 und 8 sind im Dampferzeugergehäuse 20 angeordnet und werden durch

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eine Feuerung 21 beheizt. Der Brennstoff wird der Feuerung 21 über eine Leitung 4 zugeführt, die ein Ventil 22 zum Einstellen der Brennstoffmenge aufweist. Die Luftzufuhr zur Feuerung 21 ist nicht extra dargestellt; sie kann ebenfalls mittels einer Klappe eingestellt werden.

Das Speiseventil 5 wird von einem Regler 26 beeinflusst, der mit einem im Bereich der Ueberhitzerheizfläche 8 angeordneten Temperaturfühler 2 5 in Verbindung steht. Ein in Strömungsrichtung des Dampfes vor dem Frischdampfventil 9 angeschlossener Druckfühler 28 steuert über einen Druckregler 29 das Frischdampfventil 9. Die vorn elektrischen Generator 11 an ein Netz 30 abgegebene Leistung wird mit einem Leistungsmessgerät 32 ermittelt, das über einen PID-Charakter aufweisenden Leistungsregler 33 einen Lastgeber 36 beeinflusst. Der Leistungsregler erhält über eine Signalleitung 34 einen Sollwert N . Vom Lastgeber 36 aus wird das Ventil 22 in der Brennstoffleitung 4 betätigt. Ausserdem können weitere Einrichtungen wie der Regler 26, die nichtgezeichnete Klappe zum Einstellen der Luftzufuhr oder auch nichtgezeichnete Einspritzventile zur Temperaturregelung des Frischdampfes vom Lastgeber 36 aus betätigt werden.

Werden die Uebertragungsfaktoren des P-, I- und D-Anteils des Leistungsreglers 33 derart gewählt, dass auf den Dampferzeuger einwirkende Störungen, z. B. eine durch das Ferner verusachte Störung infolge einer Aenderung der Brennstoffqualität, optimal ausgeregelt werden, so ergibt sich bei einer sprunghaften Aenderung des Leistungssollwertes N_ eine momentan sehr starke Aus-

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lenkung des Last-Steuersignals f in der Signalleitung zwischen dem Leisungsregler 33 und dem Lastgeber 36. Eine solch starke Auslenkung kann im allgemeinen von der Feuerung nicht ausgefahren werden. Es kann sich deshalb als notwendig erweisen, den Gradienten für die Laständerung oder das Laststeuersignal f entsprechend zu begrenzen. Beide Massnahmen haben jedoch den Nachteil, dass dadurch eine Laständerung erheblich verzögert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsregler der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass auch bei Auftreten von sprunghaften Aenderungen des Leistungssoliwertes die Regelvorgänge in der Anlage optimal ablaufen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Sollwerteingang des Reglers über ein Zeitglied auf den Eingang des !-Gliedes und über ein weiteres, kleineren Uebertragungsfaktor als das erstgenannte P-Glied aufweisendes P-Glied auf die Additionsstelle geschaltet ist.

Nach aus einer Ausführungsform der Erfindung ist mindestens eines der beiden P-Giieder zusätzlich mit D-Charakter versehen.

Die Verzögerungszeit des Zeitgliedes ist nach einer Weiterbildung der Erfindung einstellbar.

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Ein Ausführungsbeispiel des Leistungsreglers nach der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt, die ein Blockschema des Reglers zeigt. Fig. 3 zeigt in vier Diagrammen die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Reglers.

Mit 50 ist die Regelstrecke bezeichnet, die die dynamischen Eigenschaften des Dampferzeugers, der Dampfturbine und des elektrischen Generators symbolisiert. Von dieser Regelstrecke 50 geht ein Signalpfad 51 aus, der das Istwertsignal der Leistung N führt und sich im Punkt 52 gabelt. Der eine vom Punkt 52 ausgehende Zweig führt zum Eingang eines PD-Gliedes 53, wogegen der andere vom Punkt 52 ausgehiide Zweig zu einem Vergleichspunkt 64 führt, der mit dem Eingang eines I-Gliedes 54 verbunden ist. Die Ausgänge des PD-Gliedes 53 und des I-Gliedes 54 sind in einem Additionspunkt 55 zusammengefasst, in dem eine Ueberlagerung der Ausgangssignale der beiden Glieder stattfindet. Das PD-Glied 53 und das I-Glied 54 sind wie üblich auf die Regelstrecke 50 optimal eingestellt und entsprechen insoweit dem Leistungsregler 33 in Fig. 1.

Abweichend von dem bekannten Leistungsregler wird gemäss Fig. 2 der das Sollwertsignal N₀ führende Signalpfad 60 an einem Punkt 61 gegabelt. Der eine vom Punkt 61 ausgehende Zweig führt zu einem Zeitglied 63, das mit dem Vergleichspunkt 64 am Eingang des I-Gliedes 54 verbunden ist. Im Vergleichspunkt 64 wird das aus dem Zeitglied 63 kommende verzögerte Sollwertsignal für die Leistung durch Subtraktion mit dem vom Gabelpunkt 52 kommenden Istwertsignal der Leistung vergl-ichen und die Differenz dieser

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Signale dem I-Glied 54 zugeleitet. Der andere vom Punkt 61 ausgehende Zweig führt zu einem weiteren PD-Glied 62, das mit einer Additionsstelle 57 verbunden ist, dem über eine Signalleitung 56 das vom Additionspunkt 55 kommende Signal zugeführt wird. Das weitere PD-Glied 62 hat einen kleineren Uebertragungsfaktor als das PD-Glied 537 An der Additionsstelle 57 wird das aus der Ueberlagerung der Ausgangssignale der beiden Glieder 53 und 54
gebildete Signal dem vom weiteren PD-Glied 62 kommenden Signal überlagert und die so gebildete Summe als Last-Steuersi-

dem Lastgeber
gnal f/der Regelstrecke 50 zugeführt.

Im folgenden wird die Wirkungsweise des Leistungsreglers gemäss Fig. 2 anhand der Fig. 3 erläutert, wobei angenommen wird, dass eine sprunghafte Aenderung des Leistungssollwertes N eintritt, wie dies in Fig. 3a im Zeitpunkt t = 0 angedeutet ist. Im Diagramm 3b sind zwei Beispiele von Charakteristiken G , G₂ des
Zeitgliedes 63 und damit gleichzeitig für zwei verschiedene Varianten der Verlauf des Ausgangssignal des Zeitgliedes 63
beim Auftreten der sprunghaften Störung veranschaulicht. Das Diagramm 3c stellt mit den Linien L-, und L₂ dem den beiden Charakteristiken G-, bzw., G₂ entsprechenden Verlauf des Last-Steuersignals f als Folge der sprunghaften Störung des Leistungssollwertes dar. Das Diagramm 3d zeigt den Verlauf der Istwerte N, und
N₂ der Leistung beim Auftreten der sprunghaften Aenderung des
Leistungssollwertes N .

Zum Vergleich ist im Diagramm 3c der Verlauf des Last-Steuersignals f des bekannten Leistungsreglers 33 als Kurve L_Q und im
auch der D-Anteil ist schwächer als bei jenem.

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Dia-gramm 3d der entsprechende Verlauf des Istwertes der Leistung als Kurve N_Q eingetragen.

Eine optimale Einstellung des D-Anteils im bekannten Leistungsregler 33 ruft einen sehr hohen initalen Ausschlag des Last-Steuersignals f hervor, der dem Verlauf der Kurve L_Q entspricht. Eine übliche Steuerung der Feuerung 21 ist nicht in der Lage, den Aus-Kurve

schlag der/ L_Q zu realisieren. Das Last-Steuersignal f muss daher auf einen Wert L begrenzt werden, so dass der gestrichelte Verlauf der Kurve L_Q nicht durchlaufen wird. Die relativ hohe Verstärkung der P- und !-Anteile des bekannten Leistungsreglers 33 hat zur Folge, dass die Kurve L_Q anschliessend an den initialen Ausschlag eine Schwingung unter die O-Linie ausführt, was bewirkt, dass der Istwert N_Q erst erheblich verzögert auf den Beharrungsert 1 ansteigt (Fig. 3d).

Mit dem erfindungsgemassen Leistungsregler nach Fig. 2 wird die durch die sprunghafte Veränderung des Soliwertes N verlangte Erhöhung der Leistung bedeutend früher erreicht als mit dem bekannten Leistungsregler 33, wie dies deutlich aus den Diagrammen 3c und 3d aus den Kurven L-,, L2 bzw. N-,, N₂ erkennbar ist. Dabei wird das Steuerungssystem viel weniger strapaziert, denn wie die beiden Diagramme zeigen, sind die Schwingungsausschlage der Kurven L-, und L₂ bzw. N, und N₂ viel geringer.

Wie Fig. 3 weiter erkennen lässt, kann der Charakter des Zeitgliedes 63 in relativ weiten Grenzen variiert werden, ohne dass dadurch die günstige Wirkung des erfindungsgemassen Leistungsreg-

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lers wesentlich beeinträchtigt vürdc. Dieses Variieren geschieht auf nicht dargestellte Weise durch Einstellen der Verzögerungszeit des Zeitgliedes 63.

Abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, dass entweder das Glied 53 oder das Glied 62 nur P-Charakter aufweist oder dass beide Glieder nur P-Charakter haben.

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Claims

■Pat e η t a η s ρ r ü ehe

1. Leistungsregler für thermische Energieerzeugungsanlagen, mit einem I-Glied und einem P-Glied, wobei der Istwerteingang des Reglers mit dem Eingang des I-Gliecles und dem Eingang des P-Gliedes verbunden ist und der Ausgang des I-Gliedes und der Ausgang des P-Gliedes über eine Additionsstelle, in der eine Ueberlagerung der Ausgangssignale der beiden Glieder stattfindet, mit dem Ausgang des Reglers verbunden sind, dadurch gekennzeichnet , dass der Sollwerteingang des Reglers über ein Zeitglied auf den Eingang des I-Gliedes und über ein weiteres, kleineren Uebertragungsfaktor als das erstgenannte P-Glied aufweisendes P-Glied.auf die Additionsstelle geschaltet ist.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden P-Glieder zusätzlich mit D-Charakter versehen ist.

3. Regler nach Anspruch 1 oder .2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungszeit des Zeitgliedes einstellbar ist.

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